CN107172798A - 伸缩式引弧热解装置的电极 - Google Patents

Abstract

一种伸缩式引弧热解装置的电极，涉及到等离子体设备，包括圆盘体电极、电极座和电磁驱动组件，圆盘体电极的中心有通孔，在通孔的出口处有扩大的凹槽；电极座为前端开口的环形槽体结构，环形槽体结构中有中心圆柱，中心圆柱的轴向中心有贯通的孔道；圆盘体电极安装在电极座的槽口上，电极座中心圆柱轴向中心的孔道构成引弧电极的伸缩滑道；电磁驱动组件安装在电极座的后端，电磁驱动组件由线圈骨架、电磁线圈和驱动杆组成，应用时，把引弧电极安装在驱动杆上，引弧电极由电极座中心的孔道及圆盘体电极的凹槽中伸出。本发明采取伸缩式引弧的措施来使二个主电极之间的空间距离得到延长，加大高温等离子体电弧的能量，其结构简单合理、工作可靠。

Description

伸缩式引弧热解装置的电极

技术领域

本发明涉及等离子体设备，特别是涉及到一种电弧等离子体装置的电极。

背景技术

当前，等离子技术已得到广泛的应用，工业上应用于等离子点火、等离子喷涂、金属冶炼、等离子加热制造纳米材料、切割、垃圾焚烧废物处理等。等离子体的处理方式和一般的方式大不一样，等离子体是在电离层或放电现象下所形成的一种状态，伴随着放电现象将会生成了激发原子、激发分子、离解原子、游离原子团、原子或分子离子群的活性化学物以及它们与其它的化学物碰撞而引起的反应。在等离子体发生器中，放电作用使得工作气分子失去外层电子而形成离子状态，经相互碰撞而产生高温，温度可达几万度以上，被处理的化工有害气体受到高温高压的等离子体冲击时，其分子、原子将会重新组合而生成新的物质，从而使有害物质变为无害物质。

在固体废物处置领域，把水蒸汽通过等离子体装置分解为氢、氧活性化学物后再作为气化剂送入气化炉，与生活垃圾或医疗垃圾或工业有机废物或农林废弃物进行气化反应，所进行的反应是放热反应，不需输入氧气或空气助燃，因此可以把生活垃圾或医疗垃圾或工业有机废物或农林废弃物转化为符合化工原料应用要求的富氢合成气。

研发一种结构合理、适合其目标产物应用的等离子体装置是本领域研发人员的任务，提高等离子体装置的效率、减少电能消耗是本领域研发人员所追求的目标。

发明内容

本发明的目的是提供一种适合处理化工有害气体或热解用途的等离子体装置，并使装置结构简单合理和效率高，以减少电能消耗。

本发明的一种伸缩式引弧热解装置的电极，包括圆盘体电极1、电极座3和电磁驱动组件，其特征是圆盘体电极1的中心有通孔，在通孔的出口处有扩大的凹槽1-1；电极座3为前端开口的环形槽体结构，环形槽体结构中有中心圆柱3-1，中心圆柱3-1的轴向中心有贯通的孔道；圆盘体电极1安装在电极座3的槽口上，圆盘体电极1的凹槽1-1与电极座中心圆柱3-1轴向中心的孔道相贯连通，电极座中心圆柱3-1轴向中心的孔道构成引弧电极的伸缩滑道；电磁驱动组件安装在电极座3的后端，电磁驱动组件由线圈骨架8、电磁线圈9和驱动杆7组成，电磁线圈9置于线圈骨架8的线槽中，线圈骨架8的轴向中心为贯通的滑道，驱动杆7设置在线圈骨架8的滑道中；应用时，把引弧电极安装在驱动杆7上，引弧电极由电极座中心圆柱3-1轴向中心的孔道及圆盘体电极的凹槽1-1中伸出。

本发明中，电极座3的环形槽空间构成环形冷却腔Ⅲ，环形冷却腔Ⅲ有冷却剂进口Ⅱ接入和冷却剂出口Ⅰ接出；在驱动杆7上有用于伸出限位和缩进限位的限位大头7-1；驱动杆7为空心结构，在驱动杆7中部和后部的空心杆体中有间隔设置的磁珠10和隔离珠12，驱动杆7前部的空心杆体用于安装引弧电极；在电极座3的后部壁体中有电刷室3-2，在电刷室3-2中有电刷14；在电极座3的后端有电刷盖5，电刷盖5的后端有螺纹头5-1，电磁驱动组件通过电刷盖5的后端有螺纹头5-1安装在电极座3的后端；在线圈骨架8的后端有定位铁环11；在电极座3的后端有电气接口13接入，电气接口13连通到圆盘体电极1和引弧电极。

在等离子体装置中，等离子体电弧在二个主电极之间产生，在二个主电极之间能维持等离子体电弧稳定运行的条件下，二个主电极之间的空间距离越大，等离子体电弧的行程越长，其电子相互碰撞的机会和次数就会更多，其能量就会越大，当用于处理工业有害气体时，有害气体受到高温高压等离子体冲击的强度会更大，其重新组合变为无害物质的效率会更高。本发明利用引弧电极进行引弧，先伸出引弧电极使二个主电极之间的引弧距离缩短，以降低引弧电压，然后缩回引弧电极，使二个主电极之间产生高温等离子体电弧。本发明采取伸缩式引弧的措施来使等离子体装置的二个主电极之间的空间距离得到延长，加大高温等离子体电弧的能量，提高了效率和节省电能。所述的二个主电极不包括引弧电弧。

等离子体装置运行时，产生等离子体电弧的弧根在圆盘体电极1的外端面上，为了避免引弧电极被烧结在圆盘体电极1上而使引弧电极失去伸缩功能，本发明在圆盘体电极1的外端设置凹槽1-1，使引弧作用完成后的引弧电极头部与圆盘体电极1壁体之间具有一定的空间距离。

上述的发明中，在驱动杆7中部和后部的空心杆体中有间隔设置的磁珠10和隔离珠12，具体实施时，磁珠10选用永磁体材料，隔离珠12选用非磁性材料，各磁珠的极性进行同向串联设置，当需伸出引弧电极时，对电磁线圈进行正向通电，使电磁线圈中心产生的电磁力与驱动杆7内磁珠的磁力线进行正方向配合，把驱动杆7向前推移；当需缩回引弧电极时，对电磁线圈进行反向通电，使电磁线圈中心产生的电磁力与驱动杆7内磁珠的磁力线进行反方向配合，把驱动杆7向后移动。本发明在线圈骨架8的后端安装定位铁环11，利用磁珠10的磁力，使驱动杆7定位，从而使引弧电极定位在伸出位置或缩回位置，因此，只在需使驱动杆7前行或后退的过程中对电磁线圈进行通电，在驱动杆7定位后，就可对电磁线圈断电，实现节省电能和延长电磁线圈的寿命。本发明利用电磁线圈和驱动杆7来驱动引弧电极，没有机械动作机构，使得结构简单，并且工作可靠。

本发明的有益效果是：适合在处理工业有害气体领域中应用或在固体废物处置领域中应用，采取伸缩式引弧的措施来使等离子体装置的二个主电极之间的空间距离得到延长，加大高温等离子体电弧的能量，提高了效率和节省电能。本发明利用电磁线圈及在驱动杆中设置磁珠措施来驱动引弧电极进行伸出或缩回，其结构简单合理、工作可靠。

附图说明

图1是本发明的一种伸缩式引弧热解装置的电极结构图。

图2是本发明的电极在伸缩式引弧初始状态时的示意图。

图3是本发明的电极在形成高温等离子体电弧时的示意图。

图中：1.圆盘体电极，1-1.凹槽，1-2.密封环槽，2.密封环，3.电极座，3-1.中心圆柱，3-2.电刷室，3-3.连接螺头，4.紧固螺栓，5.电刷盖，5-1.螺纹头，6.连接套，7.驱动杆，7-1.限位大头，8.线圈骨架，8-1.限位阶，8-2.安装螺头，9.电磁线圈，10.磁珠，11.定位铁环，12.隔离珠，13.电气接口，14.电刷，15.密封垫圈，16.引弧电极，17.紧固帽，18.圆棒电极，19.初始电弧，20.高温等离子体电弧，Ⅰ.冷却剂出口，Ⅱ.冷却剂进口，Ⅲ.环形冷却腔。

具体实施方式

实施例1图1所示的实施方式中，伸缩式引弧热解装置的电极主要由圆盘体电极1、电极座3和电磁驱动组件组成，其中，圆盘体电极1的中心有通孔，在通孔的出口处有扩大的凹槽1-1，在圆盘体电极1内侧的壁体上有密封环槽1-2；电极座3为前端开口的环形槽体结构，环形槽体结构中有中心圆柱3-1，中心圆柱3-1的轴向中心有贯通的孔道，在电极座3前部的外侧壁体上有连接螺头3-3，圆盘体电极1安装在电极座3的槽口上，用紧固帽17把圆盘体电极1与电极座3进行紧密连接，在圆盘体电极1内侧的密封环槽1-2与电极座3的中心柱壁体之间有密封环2，在圆盘体电极1与电极座3的槽口外环壁体之间有密封垫圈15，圆盘体电极1的凹槽1-1与电极座中心圆柱3-1轴向中心的孔道相贯连通，电极座中心圆柱3-1轴向中心的孔道构成引弧电极的伸缩滑道，电极座3的环形槽空间构成环形冷却腔Ⅲ，环形冷却腔Ⅲ有冷却剂进口Ⅱ接入和冷却剂出口Ⅰ接出；在电极座3的后部壁体中有电刷室3-2，在电刷室3-2中有电刷14，在电极座3的后端有电刷盖5，用紧固螺栓4把电刷盖5安装在电极座3的后端壁体上，在电刷盖5的后端有螺纹头5-1，电磁驱动组件通过连接套6连接在电刷盖5的后端有螺纹头5-1上，电磁驱动组件由线圈骨架8、电磁线圈9和驱动杆7组成，电磁线圈9置于线圈骨架8的线槽中，线圈骨架8的轴向中心为贯通的滑道，驱动杆7为空心结构，在驱动杆7中部和后部的空心杆体中有间隔设置的磁珠10和隔离珠12，驱动杆7前部的空心杆体用于安装引弧电极，在驱动杆7上有用于伸出限位和缩进限位的限位大头7-1，驱动杆7设置在线圈骨架8的滑道中，在线圈骨架8的后端有定位铁环11，引弧电极16以插入方式安装在驱动杆7前部的杆体中，引弧电极由电极座中心圆柱3-1轴向中心的孔道及圆盘体电极的凹槽1-1中伸出。本实施例中，在电极座3的后端有电气接口13接入，电气接口13通过电极座3的金属材料与圆盘体电极1进行电气连接以及通过电刷14与引弧电极16进行电气连接；圆盘体电极1和引弧电极16选用钨合金材料制作；密封环2和密封垫圈15选用具有导电性能的石墨石棉混合材料制作；磁珠10选用永磁体材料。

实施例2图2和图3所示的实施方式中，等离子体装置由第一实施例所述的电极和圆棒电极18组成，第一实施例所述电极中的圆盘体电极1与圆棒电极18的头端之间有适合形成高温等离子体电弧并维持运行的空间，调节引弧电极16的前端与圆棒电极18的头端之间距离为5-30毫米。工作时，通过电气接口13在圆盘体电极1与圆棒电极18之间施加等离子体工作电压，以及在引弧电极16与圆棒电极18之间施加引弧电压，初始放电在引弧电极16的前端与圆棒电极18的头端之间进行，形成初始电弧19，然后对电磁线圈9进行反向通电，使电磁线圈9的中心产生驱动杆7后缩的磁力，把引弧电极16的前端缩回到圆盘体电极1的凹槽1-1中，放电便在圆盘体电极1的外端与圆棒电极18的头端之间进行，形成高温等离子体电弧20。本实施例的装置用来处理工业有害气体或在固体废物处置领域中应用，用产生的高温等离子体电弧冲击被处理的工业有害气体，使其分子、原子将会重新组合而生成新的物质，从而使有害物质变为无害物质，或使水蒸汽在高温等离子体电弧的作用下被分解为氢氧活性化学物，作为固体有机废物的气化剂应用。

Claims (7)

1.一种伸缩式引弧热解装置的电极，包括圆盘体电极(1)、电极座(3)和电磁驱动组件，其特征是圆盘体电极(1)的中心有通孔，在通孔的出口处有扩大的凹槽(1-1)；电极座(3)为前端开口的环形槽体结构，环形槽体结构中有中心圆柱(3-1)，中心圆柱(3-1)的轴向中心有贯通的孔道；圆盘体电极(1)安装在电极座(3)的槽口上，圆盘体电极(1)的凹槽(1-1)与电极座中心圆柱(3-1)轴向中心的孔道相贯连通，电极座中心圆柱(3-1)轴向中心的孔道构成引弧电极的伸缩滑道；电磁驱动组件安装在电极座(3)的后端，电磁驱动组件由线圈骨架(8)、电磁线圈(9)和驱动杆(7)组成，电磁线圈(9)置于线圈骨架(8)的线槽中，线圈骨架(8)的轴向中心为贯通的滑道，驱动杆(7)设置在线圈骨架(8)的滑道中；应用时，把引弧电极安装在驱动杆(7)上，引弧电极由电极座中心圆柱(3-1)轴向中心的孔道及圆盘体电极的凹槽(1-1)中伸出。

2.根据权利要求1所述的一种伸缩式引弧热解装置的电极，其特征是电极座(3)的环形槽空间构成环形冷却腔(Ⅲ)，环形冷却腔(Ⅲ)有冷却剂进口(Ⅱ)接入和冷却剂出口(Ⅰ)接出。

3.根据权利要求1所述的一种伸缩式引弧热解装置的电极，其特征是在驱动杆(7)上有用于伸出限位和缩进限位的限位大头(7-1)。

4.根据权利要求1所述的一种伸缩式引弧热解装置的电极，其特征是驱动杆(7)为空心结构，在驱动杆(7)中部和后部的空心杆体中有间隔设置的磁珠(10)和隔离珠(12)，驱动杆(7)前部的空心杆体用于安装引弧电极。

5.根据权利要求1所述的一种伸缩式引弧热解装置的电极，其特征是在电极座(3)的后部壁体中有电刷室(3-2)，在电刷室(3-2)中有电刷(14)；在电极座(3)的后端有电刷盖(5)，电刷盖(5)的后端有螺纹头(5-1)，电磁驱动组件通过电刷盖(5)的后端有螺纹头(5-1)安装在电极座(3)的后端。

6.根据权利要求1所述的一种伸缩式引弧热解装置的电极，其特征是在线圈骨架(8)的后端有定位铁环(11)。

7.根据权利要求1所述的一种伸缩式引弧热解装置的电极，其特征是在电极座(3)的后端有电气接口(13)接入，电气接口(13)连通到圆盘体电极(1)和引弧电极。